Rökning påverkar hjärnan genom lungorna
Rökning påverkar hjärnan genom lungorna
Rökning kan skada hjärnan genom en nyupptäckt lung-hjärnväg.
Sambandet mellan rökning och neurodegeneration är väl dokumenterat, med en studie från 2011 som fann att storrökning i medelåldern var förknippad med en. ökad risk för demens, Alzheimers sjukdom och vaskulär demens med mer än 100% mer än två decennier senare.
Demens är en mindre studerad effekt av rökning av en enkel men fruktansvärd anledning.
Det inträffar senare i livet och rökare tenderar att dö yngre.
Många av teorierna kring rökning och demens relaterar till rökningens inverkan på kärl- och andningssystemet - i huvudsak strypande av syreflödet till hjärnan under årtionden av tobaksbruk. Men en ny studie från University of Chicago som publicerades i Science Advances tyder på att nikotinutlöst missförstånd mellan lungorna och hjärnan kan vara inblandat.
Deras arbete fann en tidigare outforskad väg från lungorna till sinnet genom pulmonella neuroendokrina celler (PNEC). När dessa celler utsätts för nikotin frigör de exosomer som stör järnbalansen i neuroner, vilket utlöser symtom som ofta finns hos demenspatienter.
"Denna forskning etablerar en tydlig 'lunga-hjärna'-axel som hjälper till att förklara varför cigarettrökning är kopplat till kognitiv nedgång och neurodegenerativa risker", säger Kui Zhang, postdoktor vid UChicago och medförfattare till det nya arbetet. "Genom att förstå hur dessa exosomer stör järnhomeostasen öppnar vi nya dörrar för att skydda neuroner från rökinducerad skada."
"Den visar att lungan inte bara är passivt mål för rökexponering, utan ett aktivt signalorgan som påverkar hjärnans patologi", säger Pritzker School of Molecular Engineering (UChicago PME) vid UCHicago biträdande professor Joyce Chen vid Ben May Department for Cancer Research, korresponderande författare till artikeln.
Från lunga till hjärna
PNEC är unika lungceller som blandar funktionerna hos både nervceller och endokrina celler. De talar både synapserna och hormonernas språk och är viktiga sensorer för luftvägarna, men svåra att studera.
"Den största utmaningen var den extrema sällsyntheten hos PNEC, som utgör mindre än 1% av lungcellerna, vilket gör dem nästan omöjliga att isolera och studera på djupet", sa Zhang.
För att undersöka dessa svårfångade men viktiga celler genererade teamet inducerade PNEC (iPNEC) genom att differentiera mänskliga pluripotenta stamceller, i antal som var tillräckligt stora för att undersökas i labbet.
När iPNEC exponerades för nikotin angav de stora mängder exosomer, små partiklar som innehåller biologiskt material som proteiner, lipider eller nukleinsyror. De flesta celltyper producerar exosomer, men de specifika exosomer som iPNEC producerades som ett svar på nikotin var rika på ett protein som kallas serotransferrin, vilket kroppen använder för att reglera järnflödet genom blodomloppet.
Att tillämpa denna modell på människokroppen kan innebära att med varje bloss av en cigarett eller vape, spränger lungans naturliga PNEC ut massiva mängder av ett material som påverkar hur kroppen hanterar järn.
"Detta nikotin kommer påverka PNEC, och detta PNEC kommer att frigöra en enorm mängd exosomer, och det orsakar störningar i järnhomeostasen", säger medförfattaren Abhimanyu Thakur, som var vid UChicago PME och Ben May- avdelningen under forskningen och nu är vid Harvard Medical Schools avdelning för neurokirurgi. "Vi hittar relaterade markörer av neurodegeneration, som ökar och som kopplas till många kognitiva och demensrelaterade sjukdomar."
Framtida arbete
Denna explosion av serotransferrin skulle i huvudsak säga åt kroppen - felaktigt - att ändra hur den reglerar järn. Vagusnerven, som slingrar sig från hjärnan till organ i hela kroppen och reglerar ofrivilliga rörelser som hjärtslag, andning och matsmältning, skulle bära detta budskap tillbaka till hjärnan.
"Denna järndyhomeostas driver oxidativ stress, mitokondriell dysfunktion och ökat synukleinuttryck - kännetecken för neurodegenerativ sjukdom", sa Chen.
En obalans av järn i nervceller kan också felaktigt utlösa ferroptos, en form av programmerad celldöd, i celler som inte skulle dö. Tidigare forskning har kopplat ferroptos till både Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom, men nycket mer forskning behövs innan något orsakssamband kan påstås.
Teamet undersöker härnäst om blockering av exosomerna - den ursprungliga signalkällan - kan ha terapeutiska tillämpningar. Även om direkt påverkan på människor fortfarande är år fram i tiden, ökar forskningen forskarnas förståelse för hur hjärnor och lungor kommunicerar.
"Att förstå dessa kommunikationsvägar mellan organ är avförande för att utveckla bättre förebyggande och strategier för interventioner av neurodegenerativa sjukdomar", sa Chen.
Kommentarer
Skicka en kommentar